Способ определения энергетического спектра импульсного ионизирующего излучения малой длительности

 

Использование изобретения: в спектрометрии импульсного рентгеновского излучения. Сущность изобретения: в способе энергетический спектр импульсного ионизирующего излучения малой длительности определяют по функции пропускания тонкого пучка в газе. Функция пропускания определяется путем измерения времен дрейфа ионов (положительных или отрицательных) в дрейфовой камере от места их образования до собирающего электрода. Технический результат: получение функции пропускания от одного импульса, исключение влияния энергетических наводок от генератора импульсного излучения. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области ядерной физики и техники и может быть использовано в спектрометрии импульсного рентгеновского излучения.

Известен способ определения энергетического спектра излучения по функции пропускания (А. И. Абрамов, К.А. Казанский, Е.С. Матусевич. Основы экспериментальных методов ядерной физики. Москва, Атомиздат, 1997, с.366).

Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ определения энергетического спектра рентгеновского излучения по ослаблению потока квантов в ядерной фотоэмульсии (М.А. Гулин, А.Н. Долгов, В.К. Ляпидевский и др. ПТЭ, 1996, 6, с.82-86). Способ заключается в использовании в качестве фильтра слоев ядерной фотоэмульсии, измерении функции пропускания квантов рентгеновского излучения по изменению числа проявленных зерен эмульсии в зависимости от глубины (расстояния от поверхности эмульсии) и определении параметров спектра рентгеновского излучения. Недостатком аналога является проблема помехоустойчивости электронных детекторов в условиях работы мощных установок, генерирующих импульсное излучение. Недостатком прототипа является большая длительность обработки ядерной эмульсии.

Целью изобретения является создание оперативного и помехоустойчивого способа определения энергетического спектра импульсного ионизирующего излучения малой длительности. Длительность излучения в этом случае меньше длительности физических процессов, происходящих в объеме детектора при формировании сигнала.

Задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в получении функции пропускания от одного импульса и исключении влияния энергетических наводок от генератора импульсного излучения.

Технический результат достигается за счет того, что функцию пропускания узкого пучка излучения определяют в газе путем измерения пространственного распределения ионов в объеме детектора при поглощении пучка излучения. Пространственное распределение определяют по распределению времен дрейфа ионов в дрейфовой камере. Время дрейфа ионов в газах при атмосферном давлении по порядку величины равно 10^-3 с, а длительность импульса излучения составляет 10^-9-10^-7 с. Функция пропускания импульсного излучения измеряется за один импульс излучения в промежутке времени 10^-3 с. Наводки от генератора импульсного излучения, равные 10^-9-10^-7с, уже отсутствуют и не мешают измерению времен дрейфа ионов.

Согласно п. 2 формулы изобретения пространственное распределение ионов определяют по распределению времен дрейфа положительных ионов в дрейфовой камере с отрицательно заряженным собирающим электродом, вблизи которого создают электрическое поле, достаточное для ионизации газа электронным ударом. Положительный ион, подходя к нити, нейтрализуется и при этом за счет, в основном, потенциального механизма вырывает с поверхности электрода электрон. Электрон, попадая в электрическое поле большой напряженности (в воздухе при атмосферном давлении требуется более 24 кВ/см), вызывает электронно-фотонную лавину и электрический импульс, который регистрируется на выходе камеры электронной схемой.

Согласно п.3 формулы изобретения в качестве рабочего вещества используют электроотрицательный газ, функцию пропускания узкого пучка излучения определяют путем измерения времен дрейфа отрицательных ионов в дрейфовой камере с положительно заряженным собирающим электродом, вблизи которого создают электрическое поле, достаточное для отрыва электрона от отрицательного иона и ионизации газа электронным ударом. В воздухе при нормальных условиях для отрыва электрона от отрицательного иона требуется более 70 кВ/см, а для ионизации электроным ударом - более 24 кВ/см.

Способ был реализован с помощью цилиндрической дрейфовой ионизационной камеры с внешним диаметром 15 см и внутренним электродом в виде нити диаметром 20 мкм. Камера заполнялась атмосферным воздухом при атмосферном давлении и облучалась узким пучком (диаметром 2 мм) импульсного рентгеновского излучения длительностью 20 не с непрерывным спектром излучения в диапазоне энергии кванта 15-20 кэВ.

Пучок рентгеновского излучения проходил через сквозные отверстия во внешнем цилиндре по диаметру камеры. Дрейф ионов осуществлялся во всех случаях от внешнего цилиндра к нити в электрическом поле с возрастающей по направлению к нити напряженностью. Как при регистрации положительных ионов, так и при регистрации отрицательных ионов были получены с помощью осциллографа функции пропускания для однократного импульса излучения.

Формула изобретения

1. Способ определения энергетического спектра импульсного ионизирующего излучения малой длительности, заключающийся в измерении функции пропускания узкого пучка излучения в веществе и восстановлении по этой функции спектра излучения, отличающийся тем, что в качестве вещества используют газ, функцию пропускания узкого пучка импульсного излучения определяют путем измерения пространственного распределения ионов, образовавшихся в объеме детектора при поглощении пучка излучения, а пространственное распределение ионов определяют по распределению времен дрейфа ионов в дрейфовой камере.

2. Способ определения энергетического спектра импульсного ионизирующего излучения малой длительности по п. 1, отличающийся тем, что пространственное распределение ионов определяют по распределению времен дрейфа положительных ионов в дрейфовой камере с отрицательно заряженным собирающим электродом, вблизи которого создают электрическое поле, достаточное для ионизации газа электронным ударом.

3. Способ определения энергетического спектра импульсного ионизирующего излучения малой длительности по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вещества используют электроотрицательный газ и функцию пропускания узкого пучка излучения определяют путем измерения времен дрейфа отрицательных ионов в дрейфовой камере с положительно заряженным собирающим электродом, вблизи которого создают электрическое поле, достаточное для отрыва электрона от отрицательного иона и ионизации газа электронным ударом.